Поиск по сайту:
Найти



Народные блоги

Добавить ленту статей сайта в свой iGoogle
Последние публикации

Катехизис по Астрономии ч.3


0
Рейтинг
0


Голосов "за"
0

Голосов "против"
0

Солнечная система и ее главная планета Земля

Катехизис по Астрономии ч.3
ч.3

Солнечная система и ее главная планета Земля

Данную часть поскольку она касается нашей планеты Земля я вынужден начать с отдельного вступления, в котором я хочу в кратком виде представить читателю как современные люди представляют себе маленькую частичку Вселенной -нашу Солнечную систему, планету Земля и свое место на этой песчинке в безбрежном КОСМОСЕ...

А согласно мифам народов разных стран если их обобщить то получается, что наша планета, Земля образовалась из хаоса – "смеси всего", где нет ни верха, ни низа.

Из этой смеси выделились земля, вода, небо, люди. Любопытно, что современные гипотезы также предполагают возникновение нашей планеты из неупорядоченной материи – газово-пылевого облака.

Первичный хаос во многих мифах представляется как безбрежный океан. В алтайских и бурятских мифах утка достает со дна океана комочек глины, из которого возникает Земля.

Такой же мотив характерен для индуизма.

Бог Вишну – олицетворение живой природы – в образе кабана бесстрашно ныряет в хаотический океан и поднимает на своих клыках затопленную Землю.

Иногда первозданный хаос предстает в образе чудовища, которое порождает Землю и Небо.

В роли докосмического существа может выступать и человек.

В древнеиндийской мифологии первочеловеком, от которого пошло все сущее, был Пуруша. Когда его расчленили, принеся в жертву богам, то из глаза Пуруши возникло Солнце, из ног – Земля, из дыхания – ветер, изо рта – жрецы, а из бедра – земледельцы.

Часто повторяющийся мотив – Мировое яйцо, из которого образовались Земля и Небо.

В индийской мифологии из яйца, плавающего среди первородных вод, появляется Брама, а уж он создает Вселенную.

Все эти представления сформировались задолго до изобретения письменности. В устной форме они передавались из поколения в поколение. Изобретение письменности стало событием величайшего значения.

В Старом Свете это произошло в пяти крупных центрах экономики, градостроительства и науки – на Крите, в Египте, Месопотамии, Индии и Китае – примерно между серединой IV и II тыс. до н. э.

На глиняных табличках из Месопотамии сделаны древнейшие из дошедших до нас записи о небесных телах и их происхождении.

В них впервые людьми зафиксирована довольно сложная и как показали современные исследования правдивая система мироздания.

Бог Мардук – покровитель Вавилона – создал плоскую Землю и Небо из тела Тиамат – чудовищного дракона, который жил среди первичного океана и олицетворял мировой хаос.

Земной диск окружен морем, а посередине его возвышается Мировая гора. Все это находится под опрокинутой чашей твердого Неба, которая опирается на Землю.

По Небу перемещаются Солнце, Луна и пять планет.

Под Землей – бездна. Через это подземелье Солнце проходит ночью, продвигаясь с запада на восток, чтобы утром возобновить свой вечный бег по небесному своду.

Такая система представлений относится к середине III тыс. до н. э. Вероятно, к тому же периоду, а может быть, и более раннему принадлежат мифы о животных-великанах, которые поддерживают Землю.

У древних египтян четыре слона, несущие Землю, стоят на черепахе. Древние индийцы обходятся без черепахи, а у североамериканских индейцев, наоборот, Великая черепаха не нуждается ни в чьей помощи.

У японцев Землю держат три кита, а у монголов – одна лягушка. (Подобные мифы позволяли очень просто объяснять причину землетрясений: подземные толчки происходят тогда, когда существа, несущие Землю, шевелятся, чтобы принять более удобную позу.)

Мифы каменного века о происхождении Земли из хаоса нашли продолжение в Греции архаического периода.

Гесцдор (VIII – VII вв. до н. э.) говорил о такой последовательности событий: прежде всего во Вселенной зародился хаос, а затем широкогрудая Гея (Мать-Земля) родила для себя супруга Урана, который олицетворял у древних греков Небо.

От брака Земли и Неба возникли Солнце, Луна, Океан. Таким образом, согласно Гесидору, Земля – древнейший элемент мироздания.

Своеобразную точку зрения высказал Фалес (625 – 547 гг. до н. э.): вода есть начало всего. Вся Вселенная у него предстает в виде жидкой массы. Внутри находится пустота – "пузырь" в форме полушария. Его вогнутая поверхность – небесный свод, а на нижней плоской поверхности плавает плоская Земля. Согласно Анаксимацдру (610 – 546 гг. до н. э.), плоская Земля помещена в центре Вселенной и "висит" в пространстве без всякой опоры.

Идея о шарообразности Земли была впервые высказана около 500 г. до н. э. Эта точка зрения вытекала не из конкретных наблюдений, а из представления, что шар – самая совершенная, идеальная фигура.

Вместе с Солнцем и планетами Земля вращается вокруг Центрального огня, но это движение кажущееся. Так считали сторонники Элейской философской школы, к которой принадлежал Парменид (около 540 – 480 гг. до н. э.).

В противоположность взглядам Элейской школы Платон (427 – 347 гг. до н. э.) поместил неподвижную Землю в центре Мира.

Вполне современную точку зрения высказал Аристарх Самосский (IV – III вв. до н. э.): Земля вместе с планетами вращается вокруг Солнца. Геродот (484 – 425 гг. до н. э.) был последним из крупных античных ученых, которые считали Землю плоской.

Во времена античности была впервые высказана мысль о беспредельности пространства.

Число миров – бесконечно.

Одни из них рождаются, другие умирают.

Полного триумфа идея шарообразности Земли достигла около 195 г. до н. э., когда был изготовлен первый в мире глобус. Его создателем стал грек Кратес из Пергамы (II в. до н. э.).

Первым, кто "измерил" земной шар, был Эратосфен Киренский (около 276 – 194).

Люди давно заметили, что в день летнего солнцестояния в Сиене (современный Асуан) не бывает тени и солнечные лучи достигают дна самых глубоких колодцев.

В этот день Эратосфен измерил длину тени, отбрасываемой колонной в другом городе – Александрии, и определил там же высоту солнца над горизонтом.

Угол оказался равен 1/5 части меридиана (круг делили тогда на 60 частей). Этой величине соответствовало расстояние между городами – участок старинного караванного пути. Увеличив его в 50 раз, Эратосфен получил 252 тыс. стадий, или 39 690 км, что отличается от современных измерений всего на 319 км.

Заметим, впрочем, что такое различие возможно в том случае, если Эратосфен использовал при расчетах египетскую стадию – 157,7 м, но эта мера длины не была общепринятой.

Ионийская стадия, например, равнялась 210 м.

Эратосфен был первым, кто использовал термин "география".

Он первым высказал идею о возможности достичь Индии, отправившись на запад от Пиренейского полуострова.

С I в. н. э. на долгие годы установилась геоцентрическая система Клавдия Птолемея (около 83 – около 162).

В ее арсенале были такие классические объяснения шарообразности Земли, как постепенное погружение корабля, идущего от берега, и обратная картина при движении к берегу: корабельщики видят сначала шпиль высокой башни, затем ее верхний ярус и в последнюю очередь основание.

Птолемей внес огромный вклад в мировую науку.

Одно из его изобретений – астролябия – инструмент, при помощи которого можно наблюдать за движением небесных тел.

Составленный Птолемеем каталог содержал 1022 звезды.

Труды ученого достойно завершили эпоху античной науки, а авторитет был настолько велик, что его идеи считались неопровержимыми в течение почти полутора тысячелетий.

Только в XVI в. наша планета Земля "покинула" центр Вселенной. Раннее Средневековье характеризовалось глубоким регрессом европейской науки.

Происходила реставрация ветхозаветной системы мира.

Вера в антиподов (людей, которые на противоположной стороне Земли ходят вверх ногами) и в шарообразность Земли считалась ересью.

Известны случаи сожжения на костре сторонников идеи шарообразности Земли. В VIII – XIV вв. центр мировой науки переместился на Восток.

В халифатах переводили на арабский язык труды Птолемея, Аристотеля и других античных авторов. Почти никто не сомневался, что Земля – шар.

В XV в. в Европе обращаются к художественному и научному античному наследию.

Католическая церковь смиряется с существованием людей-антиподов. В 1492 г., в год открытия Америки, в Нюрнберге немецкий географ Мартин Бехайм (1459 – 1507) изготовил глобус. Это самый старый из сохранившихся средневековых глобусов.

Колумб, намечая маршрут своего плавания, исходил из постулата шарообразности Земли. Кстати, он до конца жизни был уверен в том, что открыл путь в Индию.

За 100 лет до Коперника Николай Кузанский (1401 – 1464) высказал идею о вращении Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца.

Работа же самого Николая Коперника (J 473 – 1543) "Об обращении небесных тел" была напечатана в 1543 г.

Коперник посвятил свою книгу папе римскому Павлу III. Несмотря на это, в 1616 г. она была запрещена церковью. Запрет был снят только 200 с лишним лет спустя – в 1828 г.

Решительным сторонником гелиоцентрической гипотезы стал Джордано Бруно (1548 – 1600). Его книга "О бесконечности. Вселенной и мирах" была опубликована в 1584 г., в ней утверждались идеи о бесконечности Вселенной и бесконечном множестве миров.

Из центра Вселенной, как учила католическая церковь, Земля превращалась в планету, каких много.

Эти идеи были объявлены еретическими, и инквизиция приговорила Бруно к "казни без пролития крови" – сожжению на костре.

Говорят, что, когда вспыхнуло пламя, загрохотал Везувий, содрогнулась земля и зашатались стены.

С XVI в. начали уточняться представления о шарообразности Земли. В 1672 г. французский астроном Ж. Рише установил, что на экваторе маятник часов качается медленнее, чем в высоких широтах.

Нидерландский ученый X. Гюйгенс (1629 – 1695) и англичанин И. Ньютон (1643 – 1727) объяснили это различие разной удаленностью полюсов и экватора от центра Земли, а конкретнее – проявлением действия центробежной силы: Земля не шар, а эллипсоид, и длина дуги градуса меридиана возрастает от экватора к полюсам.

Для проверки этого предположения в XVII – XIX вв. в разных странах организовывались экспедиции, выполнявшие градусные измерения по меридиану на разных географических широтах.

По современным данным, расстояние от центра Земли до полюсов на 22 км меньше, чем до экватора. Несколько сплюснут и экватор – разность наибольшего и наименьшего радиусов равна 213 м.

В XVIII в. после длительного перерыва появились новые гипотезы о происхождении Земли. Французский натуралист Ж. Бюффон (1707 – 1788) в книге "Теория Земли" (1749) высказал мысль, что земной шар представляет собой "осколок", оторвавшийся от Солнца при его столкновении с кометой.

После этого земной шар остывал, но его ядро все еще находилось в расплавленном состоянии. Бюффон известен и как автор "Естественной истории" в 36 томах. После его смерти было дополнительно опубликовано еще 8 томов.

В научном творчестве он проявил себя как эволюционист. Он утверждал, что горные породы постепенно образуются из морских осадков, виды организмов изменяются, вымирают, появляются новые виды и т. д.

В России сторонником этих идей был М. В. Ломоносов (1711 – 1765). М. В. Ломоносов был убежденным сторонником идеи меняющегося мира.

Он писал: "Твердо помнить должно, что видимые телесные на земли вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от создания, как ныне находим, но великие происходили в них перемены, что показывает история и древняя география, с нынешнею снесенная, и случающиеся в наши веки перемены земной поверхности..."

А шотландский геолог Д. Геттон (1726 – 1797) писал, что континенты медленно разрушаются под действием текучих вод и атмосферных осадков и уносятся в море. С эволюционистами соперничала другая группа ученых, которых называли катастрофистами.

Из них наиболее известен Ж. Кювье (1769 – 1832). По его мнению, при периодически наступавших катастрофах (потопы, вулканические извержения, резкие климатические колебания и т. д.) вся флора и фауна погибали.

Новый органический мир появлялся внезапно, в результате "творческого акта", после чего наступал период покоя до следующей катастрофы.

Последователи Кювье – Д'Орбиньи (1802 – 1857) насчитал 27 катастроф в истории Земли, а Э. де Бомон – 32 катастрофы. Во второй половине XVII в. была сформулирована новая гипотеза происхождения Солнца, Земли и планет Солнечной системы.

Ее разработали независимо друг от друга два автора – И. Кант (1724 – 1804), профессор университета в Кенигсберге (современный Калининград), и член Парижской академии наук П. Лаплас (1749 – 1827).

И. Кант считал, что из-за постоянных изменений, происходящих на Земле, можно говорить об особой физической географии для каждого временного периода и историю природы следует рассматривать как совокупность физических географий разных времен.

Кант высказал свои взгляды в книге "Всеобщая естественная история и теория неба" (1755), а Лаплас – в двухтомной работе "Изложение системы мира" (1796).

По Канту и Лапласу, небесные тела Солнечной системы образовались из первичной туманности, состоявшей из пыли и газов.

Это облако превосходило своими размерами планетную систему и обладало вращательным движением.

При сближении частиц и их столкновениях температура туманности повысилась, и туманность раскалилась.

По мере увеличения скорости вращения от туманности отделялись сгустки вещества, каждый из которых в результате действия сил притяжения превращался в шарообразное тело – планету. Сначала все они были раскаленными, но в результате излучения тепла в космическое пространство стали остывать.

На Земле появилась твердая кора, но ее внутренняя часть все еще находится в огненно-жидком состоянии. Из центральной части туманности образовалось Солнце.

Эта гипотеза была блестящей для своего времени, но некоторые ее положения с современных позиций требуют более строгого доказательства. Так, российский академик В. И. Вернадский (1863 – 1945) не разделял идеи об огненно-жидком состоянии Земли в прошлом.

В 1931 г. английский физик и астроном Дж. Джине (1877 – 1946) изложил свою гипотезу, согласно которой мимо Солнца пронеслась другая звезда на таком близком расстоянии, что часть солнечной оболочки была "оторвана" силой притяжения звезды.

Эта оторванная часть представляла собой газовую струю, которая стала вращаться вокруг Солнца и со временем распалась на ряд сгустков по числу будущих планет. Постепенно охлаждаясь, сгустки перешли в жидкое, а затем и в твердое состояние.

В 1947 г. опубликовал свою гипотезу известный полярный исследователь, российский академик О. Ю. Шмидт (1891 – 1956).

Суть ее в том, что Солнце захватило облако холодного газово-пылевого межзвездного вещества, которое начало вращаться вокруг него.

В пределах облака возникли относительно небольшие "зародыши" планет, которые стали "вычерпывать" окружающее метеоритное вещество. Образовавшаяся таким образом Земля была сначала относительно холодной, а потом разогрелась за счет радиоактивного распада.

В настоящее время поступление метеоритного вещества на Землю сильно уменьшилось по сравнению с ранними этапами ее существования. Однако этот процесс нельзя считать завершенным.

Теоретически вероятны столкновения нашей планеты с небесными телами, поперечники которых измеряются километрами. Конечно, такие события будут иметь катастрофические последствия, но их повторяемость чрезвычайно мала.

Метеоритная бомбардировка земного шара продолжается. Малые метеориты сгорают в атмосфере, а обладающие большой массой оставляют следы на поверхности Земли.

Прошли тысячелетия. Человек шагнул из каменного века в век компьютеров, вырвался в космос, а его взгляды на происхождение Земли в главном не изменились особенно в современной России где вы только себе представьте этот факт- в средних школах 17 лет не преподают даже основы Астрономии...

Вот поэтому ниже предлагаемый автором перечень вопросов и ответов о строении Солнечной системе как я надеюсь и поможет хотябы на начальном этапе ликвидировать почти полную астрономическую безграмотность подавляющего числе нынешних российских учеников средней школы.

Ну а что получилось у автора это уж вам судить многоуважаемые читатель! При этом я так же надеюсь, что сообщаемые мною факты помогут и всем вам обновить свои познания в Астрономии...

47. Как образовалась наша Солнечная система?

Современные астрономы считают, что вначале образовалась солнечная туманность в виде газово-пылевого облака, которое затем стало сжиматься под действием гравитационных сил.

Возможно, это сжатие было ускорено внешними факторами – например, взрывом находящейся недалеко сверхновой. В центре облака образовалось Солнце, под действием гравитационного давления в его центре началась термоядерная реакция, продолжающаяся и поныне.

Из окружавшего Солнце огромного уплощенного газово-пылевого облака образовалась планетная система. Земля и родственные ей планеты (Меркурий, Венера, Марс) аккумулировались из твердых тел и частиц, а в формировании планет-гигантов (Юпитер, Сатурн) и внешних планет (Уран, Нептун) участвовал наряду с твердыми телами также и газ. Вначале вокруг Солнца образовались планетезимали – каменистые тела неправильной формы.

Их размеры разнились от совсем небольших до сотен километров в поперечнике. Довольно быстро, через какие-нибудь десятки тысяч лет, планетезимали превратились в протопланеты диаметром 100-500 километров.

Считается, что планетам земного типа потребовалось затем около 100 миллионов лет, чтобы вырасти до современных размеров путем аккумулирования масс более мелких небесных тел.

48.Как велика Солнечная система?

По сравнению с другими планетами наша Земля расположена довольно близко к Солнцу, хотя и не является самой близкой к нему. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет около 150 миллионов километров, или, как говорят астрономы, одну астрономическую единицу длины.

Среднее расстояние от Солнца до Плутона, который еще совсем недавно считали самой удаленной от светила планетой, равно приблизительно 40 астрономическим единицам, или почти 6 миллиардам километров.

За орбитой Плутона лежит гигантское кометное облако Оорта, простирающееся в пределах сферы с радиусом 100-150 тысяч астрономических единиц, или 15-22 квинтиллионов километров (квинтиллион – миллиард миллиардов).

Общая масса Солнечной системы составляет около 2 триллионов квадриллионов (число, выражаемое двойкой с 27 нулями) тонн, из которых на долю Солнца приходится 99,866 процентов.

Отсюда следует, что масса Солнца приблизительно в 750 раз больше массы всех остальных тел Солнечной системы. Общая масса всех планет составляет 0,134 процента общей массы Солнечной системы и равна 447,8 массы Земли.

Общая масса спутников планет составляет 12 процентов массы Земли, общая масса малых тел (астероидов) – 0,03 процента от массы Земли, а общая масса комет и метеоритного вещества – одну миллиардную часть массы Земли.

49. Что такое эклиптика и что представляют собой ее четыре главные точки?

Эклиптика (от греч. ekleipsis – затмение) – это большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца, точнее – его центра.

Так как это движение отражает действительное движение Земли вокруг Солнца, то эклиптику можно рассматривать как сечение небесной сферы плоскостью орбиты Земли. Плоскость эклиптики пересекает плоскость небесного экватора (проекция земного экватора на небесную сферу) под углом, который в нашу эпоху составляет 23 градуса 27 минут.

Точки пересечения двух этих плоскостей называются точками весеннего и осеннего равноденствия.

Точка весеннего равноденствия соответствует положению Солнца в его видимом движении вдоль эклиптики, которое оно занимает 21 марта, тогда как осеннее равноденствие наступает 23 сентября. 21 марта Солнце пересекает небесный экватор, переходя из Южного полушария в Северное, и для жителей Северного полушария наступает весна. 23 сентября Солнце снова возвращается в Южное полушарие, и в Северном полушарии наступает осень.

В дни равноденствий продолжительность дня и ночи равна – для любого места на земной поверхности.

Кроме того, только в эти два дня Солнце одновременно освещает (хотя и по касательной) Северный и Южный земные полюса.

Перпендикулярно к линии, соединяющей точки равноденствия, проходит линия солнцестояния. 21 июня (точка летнего солнцестояния) Солнце находится на угловом расстоянии 23 градуса 27 минут северной широты от небесного экватора и оказывается в полдень в зените на территориях, лежащих на тропике Рака. 22 декабря (точка зимнего солнцестояния) Солнце находится на угловом расстоянии 23 градуса 27 минут южной широты от небесного экватора и оказывается в полдень в зените на территориях, лежащих на тропике Козерога

50.В чем главное отличие планет земной группы от остальных планет Солнечной системы?

Планеты Солнечной системы подразделяют на два вида: планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) и газообразные планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

Планеты земной группы названы так ввиду близости их физических характеристик к физическим характеристикам Земли. У этих планет твердая поверхность и относительно высокая средняя плотность, которая снижается по мере удаления от Солнца с 5,43 (Меркурий) до 3,94 (Марс) грамма на кубический сантиметр. При формировании планет земной группы их близость к Солнцу не позволила в "исходном материале" (газово-пылевой туманности) сохраниться значительным количествам таких летучих элементов, как водород, гелий и вода.

Средняя плотность газообразных планет значительно ниже, чем у планет земной группы. Наибольшую имеет Нептун (1,76 грамма на кубический сантиметр), а у Сатурна она составляет всего 0,7 грамма на кубический сантиметр (меньше плотности воды). Эти планеты формировались на достаточно большом расстоянии от Солнца, поэтому в их химическом составе доминируют водород и гелий, а твердое ядро составляет весьма незначительную часть от общей массы планеты

51. Какая планета Солнечной системы самая близкая к светилу и какая самая отдаленная?

Из планет Солнечной системы ближе всех к светилу располагается Меркурий. Средний радиус орбиты этой планеты составляет 57,9 миллиона километров, а в перигелии она удалена от Солнца всего на 45,9 миллиона километров.

Еще совсем недавно в любом астрономическом справочнике можно было прочитать, что более всех удален от светила на своем пути вокруг него Плутон. Он обращается по орбите со средним расстоянием от Солнца 5868,9 миллиона километров, а в афелии удаляется на 7375 миллионов километров. Однако в августе 2006 года Плутон был лишен статуса планеты. В этой связи самой удаленной от Солнца планетой считается Нептун (как и до 1930 года). Он обращается по орбите со средним расстоянием от Солнца 4491,1 миллиона километров, а в афелии удаляется от него на 4537 миллионов километров.

52.Какая планета Солнечной системы самая большая и какая самая малая?

Самой большой планетой Солнечной системы является Юпитер. Он имеет диаметр 142 984 километра (11,21 диаметра Земли) и массу 1898,8 секстиллиона тонн (317,83 массы Земли). Внутри Юпитера могли бы поместиться все остальные планеты Солнечной системы.

Титул самой маленькой планеты до августа 2006 года принадлежал Плутону.

Его диаметр составляет 2390 километров (в 5,3 раза меньше земного), а масса равна 15 квинтиллионам тонн (в 400 раз меньше массы нашей планеты). Ныне, как и до 1930 года, самая маленькая планета – Меркурий. Его диаметр равен 4878 километрам (в 2,7 раза меньше земного), а масса – 330 квинтиллионов тонн (в 18,1 раза меньше массы Земли).

53.Что представляет собой пояс Койпера?

В середине ХХ века два астронома – англичанин Кеннет Эджворс и американец Джеральд Койпер – независимо друг от друга сделали открытие.

Изучая эволюцию туманности, из которой образовалась Солнечная система, оба сочли довольно странным, что она внезапно заканчивается на расстоянии от Солнца, приблизительно равном радиусу орбиты Нептуна.

Ученые предположили, что существует совокупность средних и малых твердых тел, заполняющих транснептуновую (лежащую за орбитой Нептуна) область Солнечной системы. В последующие годы их гипотеза полностью подтвердилась. Поясом Койпера (или Эджворса – Койпера) называют область на расстоянии 30-50 астрономических единиц (4,5-7,5 миллиарда километров) от Солнца, в которой, как сегодня твердо установлено, содержится не менее 70 тысяч небесных тел размерами более 10 километров.

Самым крупным из известных в настоящее время объектов пояса Койпера является открытая в октябре 2003 года карликовая планета Эрида. Ее диаметр оценивают приблизительно в 2400 километров (на 6 процентов больше диаметра Плутона).

Предполагается, что в поясе Койпера имеется порядка 10 миллионов тел с размерами более 10 километров, а также около 10 миллиардов тел, размеры которых превышают 1 километр.

Время от времени какой-либо из этих объектов теряет гравитационное равновесие с планетами Солнечной системы, и в результате его орбита пересекает орбиту Нептуна. В этом случае возникает высокая вероятность выхода объекта за пределы Солнечной системы. Реже его орбита сближается с гигантскими планетами или планетами земного типа. Возможно, пояс Койпера представляет собой остаток протопланетной туманности, из которой сформировалась Солнечная система.

54.Что нам нужно знать о планете Земля с точки зрения астронома?

Земля; – третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиарда лет назад и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник – Луну.

Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 4,25 млрд лет назад, то есть вскоре после её возникновения.

С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия существования жизни на Земле.

Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка нескольких сантиметров в год. Изучением состава, строения и закономерностей развития Земли занимается наука геология

Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова.

На материках расположены реки, озёра, подземные воды и льды, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу.

Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Полюсы Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.

Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли, и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля.

Физические характеристики Земли и её орбитального движения позволили жизни сохраниться на протяжении последних 3,5 млрд лет. По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования живых организмов ещё в течение 0,5 – 2,3 млрд лет.

Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток – сидерический год.

Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год – 365,24 солнечных суток.

Сутки сейчас составляют примерно 24 часа.

Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад.

Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов. Также Луна стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли

55. Каково строение Земли?

Земля относится к планетам земной группы, и в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в Солнечной системе, как по размеру, так и по массе.

Кроме того, Земля среди этих четырёх планет имеет наибольшие плотность, поверхностную гравитацию и магнитное поле. Это единственная известная планета с активной тектоникой плит.

Недра Земли делятся на слои по химическим и физическим (реологическим) свойствам, но в отличие от других планет земной группы, Земля имеет ярко выраженное внешнее и внутреннее ядро.

Наружный слой Земли представляет собой твёрдую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. От мантии она отделена границей с резким увеличением скоростей продольных сейсмических волн – поверхностью Мохоровичича[84].

Твёрдая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу[85]. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твёрдости и прочности в верхней мантии[86].

Значительные изменения кристаллической структуры мантии происходят на глубине 410-660 км ниже поверхности, охватывающей переходную зону (en:Transition zone (Earth)), которая отделяет верхнюю и нижнюю мантию.

Под мантией находится жидкий слой, состоящий из расплавленного железа с примесями никеля, серы и кремния – ядро Земли. Сейсмические измерения показывают, что оно состоит из 2 частей: твёрдого внутреннего ядра с радиусом ~1220 км и жидкого внешнего ядра, с радиусом ~ 2250 км

56. Каков химический состав планеты Земля?

Масса Земли приблизительно равна 5,9736·1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю,; 1,3-1,4·1050[99]. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе область ядра, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов[100]. Примечательно, что углерода, являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.

57. Каково внутреннее строение планеты Земля?

Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра.

Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя – твёрдая.

Внутренняя теплота планеты обеспечивается сочетанием остаточного тепла, оставшегося от аккреции вещества, которая происходила на начальном этапе формирования Земли (около 20 %) и радиоактивным распадом нестабильных изотопов: калия-40, урана-238, урана-235 и тория-232.

У трёх из перечисленных изотопов период полураспада составляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 6000 °С (10,830 °F) (больше, чем на поверхности Солнца), а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн атм)

58. Что собой представляет "Магнитное поле" Земли?

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюсы которого расположены рядом с географическими полюсами планеты. Поле формирует магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах – двух концентрических областях в форме тора вокруг Земли. Около магнитных полюсов эти частицы могут "высыпаться" в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний. На экваторе магнитное поле Земли имеет индукцию 3,05·10-5 Tл и магнитный момент 7,91·1015 Tл·м3.

Согласно теории "магнитного динамо", поле генерируется в центральной области Земли, где тепло создаёт протекание электрического тока в жидком металлическом ядре. Это в свою очередь приводит к возникновению у Земли магнитного поля. Конвекционные движения в ядре являются хаотичными; магнитные полюсы дрейфуют и периодически меняют свою полярность. Это вызывает инверсии магнитного поля Земли, которые возникают в среднем несколько раз за каждые несколько миллионов лет. Последняя инверсия произошла приблизительно 700 000 лет назад.

Магнитосфера – область пространства вокруг Земли, которая образуется, когда поток заряженных частиц солнечного ветра отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием магнитного поля. На стороне, обращённой к Солнцу, толщина её головной ударной волны составляет около 17 км и расположена она на расстоянии около 90 000 км от Земли. На ночной стороне планеты магнитосфера вытягивается, приобретая длинную цилиндрическую форму.

Когда заряженные частицы высокой энергии сталкиваются с магнитосферой Земли, то появляются радиационные пояса (пояса Ван Аллена). Полярные сияния возникают когда солнечная плазма достигает атмосферы Земли в районе магнитных полюсов.

59. Какова орбита планеты Земля и причины ее вращения?

Земле требуется в среднем 23 часа 56 минут и 4,091 секунд (звёздные сутки), чтобы совершить один оборот вокруг своей оси...

Скорость вращения планеты с запада на восток составляет примерно 15° в час (1° в 4 минуты, 15' в минуту). Это эквивалентно угловому диаметру Солнца или Луны, около 0,5°, каждые 2 минуты (видимые размеры Солнца и Луны примерно одинаковы)...

Вращение Земли нестабильно: скорость её вращения относительно небесной сферы меняется (в апреле и ноябре продолжительность суток отличается от эталонных на 0,001 с), ось вращения прецессирует (на 20,1" в год) и колеблется (удаление мгновенного полюса от среднего не превышает 15'). В большом масштабе времени – замедляется.

Продолжительность одного оборота Земли увеличивалась за последние 2000 лет в среднем на 0,0023 секунды в столетие (по наблюдениям за последние 250 лет это увеличение меньше – около 0,0014 секунды за 100 лет).

Из-за приливного ускорения каждые следующие сутки оказываются длиннее предыдущих в среднем на 29 наносекунд.

Период вращения Земли относительно неподвижных звезд, согласно Международной службе вращения Земли (IERS), равен 86164,098903691 секунд по UT1 или 23 ч 56 мин 4,098903691 с.

Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со средней скоростью 29,765 км/с.

Скорость колеблется от 30,27 км/с (в перигелии) до 29,27 км/с (в афелии).

Двигаясь по орбите, Земля совершает полный оборот за 365,2564 средних солнечных суток (один звёздный год).

С Земли перемещение Солнца относительно звёзд составляет около 1° в день в восточном направлении. Скорость движения Земли по орбите непостоянна: при прохождении афелия она минимальна и составляет около 60 угловых минут в сутки, а при прохождении перигелия максимальна – около 62 минут в сутки.

Солнце и вся Солнечная система обращается вокруг центра галактики Млечного Пути по почти круговой орбите со скоростью около 220 км/c.

В свою очередь, Солнечная система в составе Млечного Пути движется со скоростью примерно 20 км/с по направлению к точке (апексу), находящейся на границе созвездий Лиры и Геркулеса, ускоряясь по мере расширения Вселенной.

Луна обращается вместе с Землёй вокруг общего центра масс каждые 27,32 суток относительно звёзд.

Промежуток времени между двумя одинаковыми фазами луны (синодический месяц) составляет 29,53059 дня. Если смотреть с северного полюса мира, Луна движется вокруг Земли против часовой стрелки.

В эту же сторону происходит и обращение всех планет вокруг Солнца, и вращение Солнца, Земли и Луны вокруг своей оси.

Ось вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости её орбиты на 23,4° (видимое возвышение Солнца зависит от времени года); орбита Луны наклонена на 5° относительно орбиты Земли (без этого отклонения в каждом месяце происходило бы одно солнечное и одно лунное затмение)

60. Что приводит на планете Земля к смене времен года?

Изменения погодных условий, обусловленные наклоном земной оси, приводят к смене времён года.

Четыре сезона определяются двумя солнцестояниями – моментами, когда земная ось максимально наклонена по направлению к Солнцу либо от Солнца, – и двумя равноденствиями. Зимнее солнцестояние происходит около 21 декабря, летнее – примерно 21 июня, весеннее равноденствие – приблизительно 20 марта, а осеннее – 23 сентября. Когда Северный полюс наклонён к Солнцу, Южный полюс, соответственно, наклонён от него. Таким образом, когда в Северном полушарии лето, в Южном полушарии зима, и наоборот (хотя месяцы называются одинаково, то есть, например, февраль – зимний месяц в Северном полушарии, но летний – в Южном полушарии).

Угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени. Однако он претерпевает незначительные смещения (известные как нутация) с периодичностью 18,6 лет.

Также существуют долгопериодические колебания (около 41 000 лет). Ориентация оси Земли со временем тоже изменяется, длительность периода прецессии составляет 25 000 лет.

Прецессия является причиной различия звёздного года и тропического года. Оба эти движения вызваны меняющимся притяжением, действующим со стороны Солнца и Луны на экваториальную выпуклость Земли.

Полюсы Земли перемещаются относительно её поверхности на несколько метров. Такое движение полюсов имеет разнообразные циклические составляющие, которые вместе называются квазипериодическим движением. В дополнение к годичным компонентам этого движения существует 14-месячный цикл, именуемый чандлеровским движением полюсов Земли. Скорость вращения Земли также не постоянна, что отражается в изменении продолжительности суток.

В настоящее время (2017-2018 года) Земля проходит перигелий около 3 января, а афелий – примерно 4 июля.

Количество солнечной энергии, достигающей Земли в перигелии, на 6,9 % больше, чем в афелии, поскольку расстояние от Земли до Солнца в афелии больше на 3,4 %. Это объясняется законом обратных квадратов.

Так как Южное полушарие наклонено в сторону Солнца примерно в то же время, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, то в течение года оно получает немного больше солнечной энергии, чем Северное полушарие. Однако этот эффект значительно менее важен, чем изменение полной энергии, обусловленное наклоном земной оси, и, кроме того, бо;льшая часть избыточной энергии поглощается больши;м количеством воды Южного полушария.

Для Земли радиус сферы Хилла (сфера влияния земной гравитации) равен примерно 1,5 млн км.

Это максимальное расстояние, на котором влияние гравитации Земли больше, чем влияние гравитации других планет и Солнца.

61. За какое время солнечный луч достигает Земли?

Среднее время, за которое солнечный луч достигает Земли, составляет 498,66 секунды. Когда Земля находится в самой удаленной от Солнца точке своей орбиты (афелии), это время возрастает до 506,94 секунды. В ближайшей к Солнцу точке земной орбиты (перигелии) это время сокращается до 490,39 секунды.

62. Что такое Астрономические времена года и как велика их положительность?

За начало астрономических времен года принимают моменты прохождения центра Солнца через точки равноденствий и солнцестояний. Для современных астрономов весна начинается вовсе не 1 марта.

Астрономическая весна – это период от весеннего равноденствия (21 марта) до летнего солнцестояния (21 июня). Его продолжительность составляет приблизительно 92 суток 20 часов и 12 минут.

Астрономическое лето – это период от летнего солнцестояния (21 июня) до осеннего равноденствия (23 сентября). Его продолжительность составляет приблизительно 93 суток 14 часов и 24 минуты.

Астрономическая осень длится от осеннего равноденствия (23 сентября) до зимнего солнцестояния (22 декабря) в течение 89 суток 18 часов и 42 минут.

Астрономическая зима продолжается в течение приблизительно 89 суток и 30 минут – от зимнего солнцестояния (22 декабря) до весеннего равноденствия (21 марта).

63. Какую форму имеет планета Земля?

Земля имеет не идеально сферическую форму, а несколько сплюснута у полюсов. В первом приближении принято считать, что истинная форма нашей планеты близка к сфероиду – пространственной фигуре, получающейся при вращении эллипса вокруг его малой оси.

Экваториальный радиус этого сфероида равен 6378,160 километра, а полярный – 6356,774 километра; разность их составляет 21,383 километра. Если построить модель Земли с экваториальным диаметром в 1 метр, то полярный диаметр будет равен 997 миллиметрам. Более точные исследования показали, что земной экватор тоже не круг, а эллипс.

Его большая ось на 213 метров длиннее малой оси и направлена к долготе 7 градусов западнее Гринвича. Точнейшие геодезические измерения, наблюдения с помощью искусственных спутников Земли и данные гравиметрии привели к более точному представлению о форме Земли – геоиду (по-гречески – земноподобный).

Геоид не является правильной геометрической фигурой – это некая поверхность, в каждой точке перпендикулярная к линии отвеса (так называемая уровенная поверхность). Она приблизительно совпадает с невозмущенной приливами поверхностью океанов, мысленно продолжаемой на части поверхности Земли, занятые материками (например, по воображаемым каналам, прорытым сквозь все материки от одного океана до другого).

От поверхности геоида отсчитывают высоты различных точек на Земле, когда указывают высоту над уровнем моря и глубину моря. Изучение движения искусственных спутников Земли позволило определить, что южный полюс геоида на 30 метров ближе к центру, чем северный.

64. Кто и как впервые наглядно доказал вращение Земли вокруг ее оси?

Впервые вращение Земли вокруг ее оси наглядно продемонстрировал в 1851 году французский физик Леон Фуко (1819-1868) с помощью своего изобретения, получившего название "маятник Фуко". Этот прибор представляет собой массивный груз, подвешенный на проволоке или нити, верхний конец которой укреплен (например, с помощью карданного шарнира) так, что позволяет маятнику качаться в любой вертикальной плоскости.

Если маятник Фуко отклонить от вертикали и отпустить без начальной скорости, то, поскольку действующие на груз маятника силы тяжести и натяжения нити лежат все время в плоскости качаний маятника и не могут вызвать ее вращения, эта плоскость сохраняет неизменное положение по отношению к звездам. Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе с нею, видит, что плоскость качаний маятника Фуко медленно поворачивается относительно земной поверхности в сторону, противоположную направлению вращения Земли.

Этим и подтверждается факт суточного вращения Земли. Фуко начал свои опыты в подвале, а затем перенес их в зал Парижской астрономической обсерватории и, наконец, в заполненный зрителями Парижский пантеон.

Шар маятника весил 28 килограммов и подвешивался на нити длиной 67 метров. Колеблющийся маятник прочерчивал своим острием штрихи на кольце, расположенном на полу под точкой подвеса маятника. Острие маятника не проходило повторно по одним и тем же штрихам, а все время наносило новые, регулярно поворачиваясь по часовой стрелке, будто само кольцо, вращаясь под маятником, подставляло под его острие различные участки.

65. Каково будущее планеты Земля?

Вид на Солнце с расплавленной поверхности Земли через 6 млрд лет

Будущее планеты тесно связано с будущим Солнца. В результате накопления в ядре Солнца "отработанного" гелия светимость звезды начнёт медленно возрастать. Она увеличится на 10 % в течение следующих 1,1 млрд лет, и в результате этого обитаемая зона Солнечной системы сместится за пределы современной земной орбиты.

Согласно некоторым климатическим моделям, увеличение количества солнечного излучения, падающего на поверхность Земли, приведёт к катастрофическим последствиям, включая возможность полного испарения всех океанов.

Повышение температуры поверхности Земли ускорит неорганическую циркуляцию CO2, уменьшив его концентрацию до смертельного для растений уровня (10 ppm для C4-фотосинтеза) за 500-900 млн лет.

Исчезновение растительности приведёт к снижению содержания кислорода в атмосфере и жизнь на Земле станет невозможной за несколько миллионов лет.

Ещё через миллиард лет вода с поверхности планеты исчезнет полностью, а средние температуры поверхности достигнут 70 °С.

Бо;льшая часть суши станет непригодна для существования жизни, и она в первую очередь должна остаться в океане. Но даже если бы Солнце было вечно и неизменно, то продолжающееся внутреннее охлаждение Земли могло бы привести к потере большей части атмосферы и океанов (из-за снижения вулканической активности) К тому времени единственными живыми существами на Земле останутся экстремофилы, организмы, способные выдерживать высокую температуру и недостаток воды.

Спустя 3,5 миллиарда лет от настоящего времени светимость Солнца увеличится на 40 % по сравнению с современным уровнем. Условия на поверхности Земли к тому времени будут схожи с поверхностными условиями современной Венеры: океаны полностью испарятся и улетучатся в космос, поверхность станет бесплодной раскалённой пустыней. Эта катастрофа сделает невозможным существование каких-либо форм жизни на Земле.

Через 7,05 млрд лет в солнечном ядре закончатся запасы водорода. Это приведёт к тому, что Солнце сойдёт с главной последовательности и перейдёт в стадию красного гиганта[216]. Модель показывает, что оно увеличится в радиусе до величины, равной примерно 120 % нынешнего радиуса орбиты Земли (1,2 а. е.), а его светимость возрастет в 2350-2730 раз.

Однако к тому времени орбита Земли может увеличиться до 1,4 а. е., поскольку ослабнет притяжение Солнца из-за того, что оно потеряет 28-33 % своей массы вследствие усиления солнечного ветра.

Однако исследования 2008 года показывают, что Земля, возможно, всё-таки будет поглощена Солнцем вследствие приливных взаимодействий с его внешней оболочкой.

К тому времени поверхность Земли будет расплавленной, поскольку температура на ней достигнет 1370 °С.

Атмосфера Земли, вероятно, будет унесена в космическое пространство сильнейшим солнечным ветром, испускаемым красным гигантом. С поверхности Земли Солнце будет выглядеть как огромный красный круг с угловыми размерами;160°, занимая тем самым бо;льшую часть неба.

Через 10 млн лет с того времени, как Солнце войдёт в фазу красного гиганта, температуры в солнечном ядре достигнут 100 млн K, произойдёт гелиевая вспышка[215], и начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия, Солнце уменьшится в радиусе до 9,5 современных.

Стадия "выжигания гелия" (Helium Burning Phase) продлится 100-110 миллионов лет, после чего повторится бурное расширение внешних оболочек звезды, и она снова станет красным гигантом. Выйдя на асимптотическую ветвь гигантов, Солнце увеличится в диаметре в 213 раз по сравнению с современным размером. Спустя 20 миллионов лет начнётся период нестабильных пульсаций поверхности звезды. Эта фаза существования Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, временами его светимость будет превышать современный уровень в 5000 раз. Это будет происходить от того, что в термоядерную реакцию будут вступать ранее не затронутые остатки гелия.

Ещё через примерно 75 000 лет Солнце сбросит оболочки, и в конечном итоге от красного гиганта останется лишь его маленькое центральное ядро – белый карлик, небольшой, горячий, но очень плотный объект, с массой около 54,1 % от первоначальной солнечной.

Если Земля сможет избежать поглощения внешними оболочками Солнца во время фазы красного гиганта, то она будет существовать ещё многие миллиарды (и даже триллионы) лет, до тех пор пока будет существовать Вселенная, однако условий для повторного возникновения жизни (по крайней мере, в её нынешнем виде) на Земле не будет.

Со вхождением Солнца в фазу белого карлика, поверхность Земли постепенно остынет и погрузится во мрак.

Если представить размеры Солнца с поверхности Земли будущего, то оно будет выглядеть не как диск, а как сияющая точка с угловыми размерами около 0°0'9

61. Что необходимо знать о спутнике планеты Земля – Луне?

Луна – относительно большой планетоподобный спутник с диаметром, равным четверти земного. Это самый большой, по отношению к размерам своей планеты, спутник Солнечной системы. По названию земной Луны, естественные спутники других планет также называются "лунами".

Гравитационное притяжение между Землёй и Луной является причиной земных приливов и отливов. Аналогичный эффект на Луне проявляется в том, что она постоянно обращена к Земле одной и той же стороной (период оборота Луны вокруг своей оси равен периоду её оборота вокруг Земли; см. также приливное ускорение Луны). Это называется приливной синхронизацией.

Во время обращения Луны вокруг Земли Солнце освещает различные участки поверхности спутника, что проявляется в явлении лунных фаз: тёмная часть поверхности отделяется от светлой терминатором.

Из-за приливной синхронизации Луна удаляется от Земли примерно на 38 мм в год. Через миллионы лет это крошечное изменение, а также увеличение земного дня на 23 мкс в год, приведут к значительным изменениям. Так, например, в девоне (примерно 410 млн лет назад) в году было 400 дней, а сутки длились 21,8 часа.

Луна может существенно повлиять на развитие жизни путём изменения климата на планете. Палеонтологические находки и компьютерные модели показывают, что наклон земной оси стабилизируется приливной синхронизацией Земли с Луной.

Если бы ось вращения Земли приблизилась к плоскости эклиптики, то в результате климат на планете стал бы чрезвычайно суровым.

Один из полюсов был бы направлен прямо на Солнце, а другой – в противоположную сторону, и по мере обращения Земли вокруг Солнца они менялись бы местами.

Полюсы были бы направлены прямо на Солнце летом и зимой. Планетологи, изучавшие такую ситуацию, утверждают, что, в таком случае на Земле вымерли бы все крупные животные и высшие растения.

Видимый с Земли угловой размер Луны очень близок к видимому размеру Солнца. Угловые размеры (и телесный угол) этих двух небесных тел схожи, потому что хоть диаметр Солнца и больше лунного в 400 раз, оно находится в 400 раз дальше от Земли. Благодаря этому обстоятельству и наличию значительного эксцентриситета орбиты Луны, на Земле могут наблюдаться как полные, так и кольцеобразные затмения.

Наиболее распространённая гипотеза происхождения Луны, гипотеза гигантского столкновения, утверждает, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Теи (размером примерно с Марс) с прото-Землёй.

Это, среди прочего, объясняет причины сходства и различия состава лунного грунта и земного.

62. В чем причина морских приливов и отливов на планете Земля?

Периодическое повышение и понижение уровня моря, известное как приливы и отливы, происходит из-за гравитационной силы, которой Луна воздействует на Землю. Сила тяготения Солнца тоже оказывает влияние на приливы и отливы, но в значительно меньшей степени. Чтобы ощутить гравитационное влияние Луны на Землю, нужно измерить разницу лунного притяжения в разных точках Земли.

Она невелика: ближайшая к Луне точка земного шара притягивается к ней на 6 процентов сильнее, чем наиболее удаленная. Эта разница сил растягивает нашу планету вдоль направления Земля – Луна.

А поскольку Земля вращается относительно этого направления с периодом около 25 часов (точнее, 24 часа и 50 минут), по нашей планете с таким же периодом пробегает двойная приливная волна – два "горба" в направлении растягивания и две "долины" между ними. Высота этих "горбов" невелика: в открытом океане она не превосходит двух метров, а максимальная амплитуда приливов в земной коре (на экваторе) составляет всего 43 сантиметра.

Поэтому мы не замечаем приливов ни в океане, ни на суше. И только на узкой береговой полосе можно заметить приливы и отливы. Благодаря своей подвижности океанская вода, набегая приливной волной на берег, может по инерции подняться на высоту до 17 метров. Подобным же образом действует на Землю и Солнце – более массивное, но и более далекое, чем Луна. Высота солнечных приливов вдвое меньше, чем лунных. В новолуние и полнолуние, когда Земля, Луна и Солнце лежат на одной прямой, лунные и солнечные приливы складываются.

А в первую и последнюю четверти Луны эти приливы ослабляют друг друга, поскольку "горб" одного приходится на "впадину" другого. Максимальные лунно-солнечные приливы больше минимальных в 3 раза. Те и другие повторяются каждые 14 дней. Лунно-солнечные приливы имеют место также в земной атмосфере, создавая колебания атмосферного давления на поверхности Земли в несколько миллиметров ртутного столба.

Лунно-солнечные приливы – явление весьма заметное и важное в жизни Земли.

Например, под их влиянием Земля постепенно замедляет свое вращение и продолжительность суток увеличивается (около 0,0016 секунды за 100 лет). Еще сильнее действует земная приливная сила на Луну: она уже давно замедлила свое суточное вращение настолько, что постоянно обращена к нам одной стороной.

63. Что случилось бы на Земле, если бы у нашей планеты не оказалось Луны?

Гравитационное влияние Луны оказывает огромное влияние на многие процессы, происходящие на Земле.

Французский астроном Ж. Ласкар попытался на основе математического моделирования оценить, что случилось бы на Земле, если бы у нашей планеты не оказалось Луны. Главный вывод, который сделал ученый, – притяжение Луны стабилизирует климат нашей планеты. Одним только соседством с Землей Луна ограничивает колебания оси земного шара относительно плоскости эклиптики.

Наклон оси, как известно, определяет смену времен года, то есть количество солнечной энергии, поступающей на те или иные широты в Северном и Южном полушариях.

Расчеты Ж. Ласкара показали, что, не будь Луны, ось земного шара могла бы менять свой наклон по отношению к плоскости эклиптики в очень значительных пределах – от 0 до 85 градусов (в настоящее время ось наклонена на 23,5 градуса).

При угле наклона 85 градусов картина была бы такая: Солнце подолгу стояло бы почти в зените над одним из земных полюсов, а противоположное полушарие столь же долго оставалось бы погруженным во тьму.

Разность температур в полушариях вызвала бы чудовищные по силе ураганы и дожди, не уступающие по силе библейскому потопу.

64. Является ли Луна единственным естественным спутником Земли?

В 1961 году были обнаружены два слабосветящихся пылевых облака, являющихся своеобразными спутниками Земли. Они расположены в так называемых точках либрации системы Земля – Луна, то есть в противоположных вершинах двух равносторонних треугольников, у каждого из которых две остальные вершины совпадают с центрами Земли и Луны (треугольники имеют общую сторону – отрезок прямой между центрами Земли и Луны).

Размеры облаков сравнимы с размерами Земли, но масса их составляет всего около 10 тысяч тонн. Плотность облаков составляет приблизительно одну пылинку массой в две сотых миллиграмма на один кубический километр!

Обращаясь вокруг Земли, облака также вращаются с периодом около месяца вокруг своих центров, которые колеблются относительно точек либрации, удаляясь от них на расстояние до 10 угловых градусов (при наблюдении с Земли).

Существование указанных пылевых облаков объясняют тем, что области вблизи либрационных точек систе

ч.3

Солнечная система и ее главная планета Земля

Данную часть поскольку она касается нашей планеты Земля я вынужден начать с отдельного вступления, в котором я хочу в кратком виде представить читателю как современные люди преставляют себе маленькую частичнку Вселенной -нашу Солнечную ситему, планету Земля и свое место на этой песчинке в безбрежном КОСМОСЕ...

А согласно мифам народов разных стран если их обобщить то получается, что наша планета, Земля образовалась из хаоса – "смеси всего", где нет ни верха, ни низа.

Из этой смеси выделились земля, вода, небо, люди. Любопытно, что современные гипотезы также предполагают возникновение нашей планеты из неупорядоченной материи – газово-пылевого облака.

Первичный хаос во многих мифах представляется как безбрежный океан. В алтайских и бурятских мифах утка достает со дна океана комочек глины, из которого возникает Земля.

Такой же мотив характерен для индуизма.

Бог Вишну – олицетворение живой природы – в образе кабана бесстрашно ныряет в хаотический океан и поднимает на своих клыках затопленную Землю.

Иногда первозданный хаос предстает в образе чудовища, которое порождает Землю и Небо.

В роли докосмического существа может выступать и человек.

В древнеиндийской мифологии первочеловеком, от которого пошло все сущее, был Пуруша. Когда его расчленили, принеся в жертву богам, то из глаза Пуруши возникло Солнце, из ног – Земля, из дыхания – ветер, изо рта – жрецы, а из бедра – земледельцы.

Часто повторяющийся мотив – Мировое яйцо, из которого образовались Земля и Небо.

В индийской мифологии из яйца, плавающего среди первородных вод, появляется Брама, а уж он создает Вселенную.

Все эти представления сформировались задолго до изобретения письменности. В устной форме они передавались из поколения в поколение. Изобретение письменности стало событием величайшего значения.

В Старом Свете это произошло в пяти крупных центрах экономики, градостроительства и науки – на Крите, в Египте, Месопотамии, Индии и Китае – примерно между серединой IV и II тыс. до н. э.

На глиняных табличках из Месопотамии сделаны древнейшие из дошедших до нас записи о небесных телах и их происхождении.

В них впервые людьми зафиксирована довольно сложная и как показали современные исследования правдивая система мироздания.

Бог Мардук – покровитель Вавилона – создал плоскую Землю и Небо из тела Тиамат – чудовищного дракона, который жил среди первичного океана и олицетворял мировой хаос.

Земной диск окружен морем, а посередине его возвышается Мировая гора. Все это находится под опрокинутой чашей твердого Неба, которая опирается на Землю.

По Небу перемещаются Солнце, Луна и пять планет.

Под Землей – бездна. Через это подземелье Солнце проходит ночью, продвигаясь с запада на восток, чтобы утром возобновить свой вечный бег по небесному своду.

Такая система представлений относится к середине III тыс. до н. э. Вероятно, к тому же периоду, а может быть, и более раннему принадлежат мифы о животных-великанах, которые поддерживают Землю.

У древних египтян четыре слона, несущие Землю, стоят на черепахе. Древние индийцы обходятся без черепахи, а у североамериканских индейцев, наоборот, Великая черепаха не нуждается ни в чьей помощи.

У японцев Землю держат три кита, а у монголов – одна лягушка. (Подобные мифы позволяли очень просто объяснять причину землетрясений: подземные толчки происходят тогда, когда существа, несущие Землю, шевелятся, чтобы принять более удобную позу.)

Мифы каменного века о происхождении Земли из хаоса нашли продолжение в Греции архаического периода. Гесцдор (VIII – VII вв. до н. э.) говорил о такой последовательности событий: прежде всего во Вселенной зародился хаос, а затем широкогрудая Гея (Мать-Земля) родила для себя супруга Урана, который олицетворял у древних греков Небо.

От брака Земли и Неба возникли Солнце, Луна, Океан. Таким образом, согласно Гесидору, Земля – древнейший элемент мироздания.

Своеобразную точку зрения высказал Фалес (625 – 547 гг. до н. э.): вода есть начало всего. Вся Вселенная у него предстает в виде жидкой массы. Внутри находится пустота – "пузырь" в форме полушария. Его вогнутая поверхность – небесный свод, а на нижней плоской поверхности плавает плоская Земля. Согласно Анаксимацдру (610 – 546 гг. до н. э.), плоская Земля помещена в центре Вселенной и "висит" в пространстве без всякой опоры.

Идея о шарообразности Земли была впервые высказана около 500 г. до н. э. Эта точка зрения вытекала не из конкретных наблюдений, а из представления, что шар – самая совершенная, идеальная фигура.

Вместе с Солнцем и планетами Земля вращается вокруг Центрального огня, но это движение кажущееся. Так считали сторонники Элейской философской школы, к которой принадлежал Парменид (около 540 – 480 гг. до н. э.).

В противоположность взглядам Элейской школы Платон (427 – 347 гг. до н. э.) поместил неподвижную Землю в центре Мира.

Вполне современную точку зрения высказал Аристарх Самосский (IV – III вв. до н. э.): Земля вместе с планетами вращается вокруг Солнца. Геродот (484 – 425 гг. до н. э.) был последним из крупных античных ученых, которые считали Землю плоской.

Во времена античности была впервые высказана мысль о беспредельности пространства.

Число миров – бесконечно.

Одни из них рождаются, другие умирают.

Полного триумфа идея шарообразности Земли достигла около 195 г. до н. э., когда был изготовлен первый в мире глобус. Его создателем стал грек Кратес из Пергамы (II в. до н. э.).

Первым, кто "измерил" земной шар, был Эратосфен Киренский (около 276 – 194).

Люди давно заметили, что в день летнего солнцестояния в Сиене (современный Асуан) не бывает тени и солнечные лучи достигают дна самых глубоких колодцев.

В этот день Эратосфен измерил длину тени, отбрасываемой колонной в другом городе – Александрии, и определил там же высоту солнца над горизонтом.

Угол оказался равен 1/5 части меридиана (круг делили тогда на 60 частей). Этой величине соответствовало расстояние между городами – участок старинного караванного пути. Увеличив его в 50 раз, Эратосфен получил 252 тыс. стадий, или 39 690 км, что отличается от современных измерений всего на 319 км.

Заметим, впрочем, что такое различие возможно в том случае, если Эратосфен использовал при расчетах египетскую стадию – 157,7 м, но эта мера длины не была общепринятой.

Ионийская стадия, например, равнялась 210 м.

Эратосфен был первым, кто использовал термин "география".

Он первым высказал идею о возможности достичь Индии, отправившись на запад от Пиренейского полуострова.

С I в. н. э. на долгие годы установилась геоцентрическая система Клавдия Птолемея (около 83 – около 162).

В ее арсенале были такие классические объяснения шарообразности Земли, как постепенное погружение корабля, идущего от берега, и обратная картина при движении к берегу: корабельщики видят сначала шпиль высокой башни, затем ее верхний ярус и в последнюю очередь основание.

Птолемей внес огромный вклад в мировую науку.

Одно из его изобретений – астролябия – инструмент, при помощи которого можно наблюдать за движением небесных тел.

Составленный Птолемеем каталог содержал 1022 звезды.

Труды ученого достойно завершили эпоху античной науки, а авторитет был настолько велик, что его идеи считались неопровержимыми в течение почти полутора тысячелетий.

Только в XVI в. наша планета Земля "покинула" центр Вселенной. Раннее Средневековье характеризовалось глубоким регрессом европейской науки.

Происходила реставрация ветхозаветной системы мира.

Вера в антиподов (людей, которые на противоположной стороне Земли ходят вверх ногами) и в шарообразность Земли считалась ересью.

Известны случаи сожжения на костре сторонников идеи шарообразности Земли. В VIII – XIV вв. центр мировой науки переместился на Восток.

В халифатах переводили на арабский язык труды Птолемея, Аристотеля и других античных авторов. Почти никто не сомневался, что Земля – шар.

В XV в. в Европе обращаются к художественному и научному античному наследию.

Католическая церковь смиряется с существованием людей-антиподов. В 1492 г., в год открытия Америки, в Нюрнберге немецкий географ Мартин Бехайм (1459 – 1507) изготовил глобус. Это самый старый из сохранившихся средневековых глобусов.

Колумб, намечая маршрут своего плавания, исходил из постулата шарообразности Земли. Кстати, он до конца жизни был уверен в том, что открыл путь в Индию.

За 100 лет до Коперника Николай Кузанский (1401 – 1464) высказал идею о вращении Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца.

Работа же самого Николая Коперника (J 473 – 1543) "Об обращении небесных тел" была напечатана в 1543 г.

Коперник посвятил свою книгу папе римскому Павлу III. Несмотря на это, в 1616 г. она была запрещена церковью. Запрет был снят только 200 с лишним лет спустя – в 1828 г.

Решительным сторонником гелиоцентрической гипотезы стал Джордано Бруно (1548 – 1600). Его книга "О бесконечности. Вселенной и мирах" была опубликована в 1584 г., в ней утверждались идеи о бесконечности Вселенной и бесконечном множестве миров.

Из центра Вселенной, как учила католическая церковь, Земля превращалась в планету, каких много.

Эти идеи были объявлены еретическими, и инквизиция приговорила Бруно к "казни без пролития крови" – сожжению на костре.

Говорят, что, когда вспыхнуло пламя, загрохотал Везувий, содрогнулась земля и зашатались стены.

С XVI в. начали уточняться представления о шарообразности Земли. В 1672 г. французский астроном Ж. Рише установил, что на экваторе маятник часов качается медленнее, чем в высоких широтах.

Нидерландский ученый X. Гюйгенс (1629 – 1695) и англичанин И. Ньютон (1643 – 1727) объяснили это различие разной удаленностью полюсов и экватора от центра Земли, а конкретнее – проявлением действия центробежной силы: Земля не шар, а эллипсоид, и длина дуги градуса меридиана возрастает от экватора к полюсам.

Для проверки этого предположения в XVII – XIX вв. в разных странах организовывались экспедиции, выполнявшие градусные измерения по меридиану на разных географических широтах.

По современным данным, расстояние от центра Земли до полюсов на 22 км меньше, чем до экватора. Несколько сплюснут и экватор – разность наибольшего и наименьшего радиусов равна 213 м.

В XVIII в. после длительного перерыва появились новые гипотезы о происхождении Земли. Французский натуралист Ж. Бюффон (1707 – 1788) в книге "Теория Земли" (1749) высказал мысль, что земной шар представляет собой "осколок", оторвавшийся от Солнца при его столкновении с кометой.

После этого земной шар остывал, но его ядро все еще находилось в расплавленном состоянии. Бюффон известен и как автор "Естественной истории" в 36 томах. После его смерти было дополнительно опубликовано еще 8 томов.

В научном творчестве он проявил себя как эволюционист. Он утверждал, что горные породы постепенно образуются из морских осадков, виды организмов изменяются, вымирают, появляются новые виды и т. д.

В России сторонником этих идей был М. В. Ломоносов (1711 – 1765). М. В. Ломоносов был убежденным сторонником идеи меняющегося мира.

Он писал: "Твердо помнить должно, что видимые телесные на земли веши и весь мир не в таком состоянии были с начала от создания, как ныне находим, но великие происходили в них перемены, что показывает история и древняя география, с нынешнею снесенная, и случающиеся в наши веки перемены земной поверхности..."

А шотландский геолог Д. Геттон (1726 – 1797) писал, что континенты медленно разрушаются под действием текучих вод и атмосферных осадков и уносятся в море. С эволюционистами соперничала другая группа ученых, которых называли катастрофистами.

Из них наиболее известен Ж. Кювье (1769 – 1832). По его мнению, при периодически наступавших катастрофах (потопы, вулканические извержения, резкие климатические колебания и т. д.) вся флора и фауна погибали.

Новый органический мир появлялся внезапно, в результате "творческого акта", после чего наступал период покоя до следующей катастрофы.

Последователи Кювье – Д'Орбиньи (1802 – 1857) насчитал 27 катастроф в истории Земли, а Э. де Бомон – 32 катастрофы. Во второй половине XVII в. была сформулирована новая гипотеза происхождения Солнца, Земли и планет Солнечной системы.

Ее разработали независимо друг от друга два автора – И. Кант (1724 – 1804), профессор университета в Кенигсберге (современный Калининград), и член Парижской академии наук П. Лаплас (1749 – 1827).

И. Кант считал, что из-за постоянных изменений, происходящих на Земле, можно говорить об особой физической географии для каждого временного периода и историю природы следует рассматривать как совокупность физических географий разных времен.

Кант высказал свои взгляды в книге "Всеобщая естественная история и теория неба" (1755), а Лаплас – в двухтомной работе "Изложение системы мира" (1796).

По Канту и Лапласу, небесные тела Солнечной системы образовались из первичной туманности, состоявшей из пыли и газов.

Это облако превосходило своими размерами планетную систему и обладало вращательным движением.

При сближении частиц и их столкновениях температура туманности повысилась, и туманность раскалилась.

По мере увеличения скорости вращения от туманности отделялись сгустки вещества, каждый из которых в результате действия сил притяжения превращался в шарообразное тело – планету. Сначала все они были раскаленными, но в результате излучения тепла в космическое пространство стали остывать.

На Земле появилась твердая кора, но ее внутренняя часть все еще находится в огненно-жидком состоянии. Из центральной части туманности образовалось Солнце.

Эта гипотеза была блестящей для своего времени, но некоторые ее положения с современных позиций требуют более строгого доказательства. Так, российский академик В. И. Вернадский (1863 – 1945) не разделял идеи об огненно-жидком состоянии Земли в прошлом.

В 1931 г. английский физик и астроном Дж. Джине (1877 – 1946) изложил свою гипотезу, согласно которой мимо Солнца пронеслась другая звезда на таком близком расстоянии, что часть солнечной оболочки была "оторвана" силой притяжения звезды.

Эта оторванная часть представляла собой газовую струю, которая стала вращаться вокруг Солнца и со временем распалась на ряд сгустков по числу будущих планет. Постепенно охлаждаясь, сгустки перешли в жидкое, а затем и в твердое состояние.

В 1947 г. опубликовал свою гипотезу известный полярный исследователь, российский академик О. Ю. Шмидт (1891 – 1956).

Суть ее в том, что Солнце захватило облако холодного газово-пылевого межзвездного вещества, которое начало вращаться вокруг него.

В пределах облака возникли относительно небольшие "зародыши" планет, которые стали "вычерпывать" окружающее метеоритное вещество. Образовавшаяся таким образом Земля была сначала относительно холодной, а потом разогрелась за счет радиоактивного распада.

В настоящее время поступление метеоритного вещества на Землю сильно уменьшилось по сравнению с ранними этапами ее существования. Однако этот процесс нельзя считать завершенным.

Теоретически вероятны столкновения нашей планеты с небесными телами, поперечники которых измеряются километрами. Конечно, такие события будут иметь катастрофические последствия, но их повторяемость чрезвычайно мала.

Метеоритная бомбардировка земного шара продолжается. Малые метеориты сгорают в атмосфере, а обладающие большой массой оставляют следы на поверхности Земли.

Прошли тысячелетия. Человек шагнул из каменного века в век компьютеров, вырвался в космос, а его взгляды на происхождение Земли в главном не изменились особенно в современной России где вы только себе представ те этот факт- в средних школах 17 лет не преподают даже основы Астрономии...

Вот поэтому ниже предлагаемый автором перечень вопросов и ответов о строении Солнечной системе как я надеюсь и поможет хотябы на начальном этапе ликвидировать почти полную астрономическую безграмотность подавляющего числе нынешних российских учеников средней школы.

Ну а что получилось у автора это уж вам судить многоуважаемый читатель! При этом я так же надеюсь, что сообщаемые мною факты помогут и всем вам обновить свои познания в Астрономии...

47. Как образовалась наша Солнечная система?

Современные астрономы считают, что вначале образовалась солнечная туманность в виде газово-пылевого облака, которое затем стало сжиматься под действием гравитационных сил.

Возможно, это сжатие было ускорено внешними факторами – например, взрывом находящейся недалеко сверхновой. В центре облака образовалось Солнце, под действием гравитационного давления в его центре началась термоядерная реакция, продолжающаяся и поныне.

Из окружавшего Солнце огромного уплощенного газово-пылевого облака образовалась планетная система. Земля и родственные ей планеты (Меркурий, Венера, Марс) аккумулировались из твердых тел и частиц, а в формировании планет-гигантов (Юпитер, Сатурн) и внешних планет (Уран, Нептун) участвовал наряду с твердыми телами также и газ. Вначале вокруг Солнца образовались планетезимали – каменистые тела неправильной формы.

Их размеры разнились от совсем небольших до сотен километров в поперечнике. Довольно быстро, через какие-нибудь десятки тысяч лет, планетезимали превратились в протопланеты диаметром 100-500 километров.

Считается, что планетам земного типа потребовалось затем около 100 миллионов лет, чтобы вырасти до современных размеров путем аккумулирования масс более мелких небесных тел.

48.Как велика Солнечная система?

По сравнению с другими планетами наша Земля расположена довольно близко к Солнцу, хотя и не является самой близкой к нему. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет около 150 миллионов километров, или, как говорят астрономы, одну астрономическую единицу длины.

Среднее расстояние от Солнца до Плутона, который еще совсем недавно считали самой удаленной от светила планетой, равно приблизительно 40 астрономическим единицам, или почти 6 миллиардам километров.

За орбитой Плутона лежит гигантское кометное облако Оорта, простирающееся в пределах сферы с радиусом 100-150 тысяч астрономических единиц, или 15-22 квинтиллионов километров (квинтиллион – миллиард миллиардов).

Общая масса Солнечной системы составляет около 2 триллионов квадриллионов (число, выражаемое двойкой с 27 нулями) тонн, из которых на долю Солнца приходится 99,866 процентов.

Отсюда следует, что масса Солнца приблизительно в 750 раз больше массы всех остальных тел Солнечной системы. Общая масса всех планет составляет 0,134 процента общей массы Солнечной системы и равна 447,8 массы Земли.

Общая масса спутников планет составляет 12 процентов массы Земли, общая масса малых тел (астероидов) – 0,03 процента от массы Земли, а общая масса комет и метеоритного вещества – одну миллиардную часть массы Земли.

49. Что такое эклиптика и что представляют собой ее четыре главные точки?

Эклиптика (от греч. ekleipsis – затмение) – это большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца, точнее – его центра.

Так как это движение отражает действительное движение Земли вокруг Солнца, то эклиптику можно рассматривать как сечение небесной сферы плоскостью орбиты Земли. Плоскость эклиптики пересекает плоскость небесного экватора (проекция земного экватора на небесную сферу) под углом, который в нашу эпоху составляет 23 градуса 27 минут.

Точки пересечения двух этих плоскостей называются точками весеннего и осеннего равноденствия.

Точка весеннего равноденствия соответствует положению Солнца в его видимом движении вдоль эклиптики, которое оно занимает 21 марта, тогда как осеннее равноденствие наступает 23 сентября. 21 марта Солнце пересекает небесный экватор, переходя из Южного полушария в Северное, и для жителей Северного полушария наступает весна. 23 сентября Солнце снова возвращается в Южное полушарие, и в Северном полушарии наступает осень.

В дни равноденствий продолжительность дня и ночи равна – для любого места на земной поверхности.

Кроме того, только в эти два дня Солнце одновременно освещает (хотя и по касательной) Северный и Южный земные полюса.

Перпендикулярно к линии, соединяющей точки равноденствия, проходит линия солнцестояния. 21 июня (точка летнего солнцестояния) Солнце находится на угловом расстоянии 23 градуса 27 минут северной широты от небесного экватора и оказывается в полдень в зените на территориях, лежащих на тропике Рака. 22 декабря (точка зимнего солнцестояния) Солнце находится на угловом расстоянии 23 градуса 27 минут южной широты от небесного экватора и оказывается в полдень в зените на территориях, лежащих на тропике Козерога

50.В чем главное отличие планет земной группы от остальных планет Солнечной системы?

Планеты Солнечной системы подразделяют на два вида: планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) и газообразные планеты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

Планеты земной группы названы так ввиду близости их физических характеристик к физическим характеристикам Земли. У этих планет твердая поверхность и относительно высокая средняя плотность, которая снижается по мере удаления от Солнца с 5,43 (Меркурий) до 3,94 (Марс) грамма на кубический сантиметр. При формировании планет земной группы их близость к Солнцу не позволила в "исходном материале" (газово-пылевой туманности) сохраниться значительным количествам таких летучих элементов, как водород, гелий и вода.

Средняя плотность газообразных планет значительно ниже, чем у планет земной группы. Наибольшую имеет Нептун (1,76 грамма на кубический сантиметр), а у Сатурна она составляет всего 0,7 грамма на кубический сантиметр (меньше плотности воды). Эти планеты формировались на достаточно большом расстоянии от Солнца, поэтому в их химическом составе доминируют водород и гелий, а твердое ядро составляет весьма незначительную часть от общей массы планеты

51. Какая планета Солнечной системы самая близкая к светилу и какая самая отдаленная?

Из планет Солнечной системы ближе всех к светилу располагается Меркурий. Средний радиус орбиты этой планеты составляет 57,9 миллиона километров, а в перигелии она удалена от Солнца всего на 45,9 миллиона километров.

Еще совсем недавно в любом астрономическом справочнике можно было прочитать, что более всех удален от светила на своем пути вокруг него Плутон. Он обращается по орбите со средним расстоянием от Солнца 5868,9 миллиона километров, а в афелии удаляется на 7375 миллионов километров. Однако в августе 2006 года Плутон был лишен статуса планеты. В этой связи самой удаленной от Солнца планетой считается Нептун (как и до 1930 года). Он обращается по орбите со средним расстоянием от Солнца 4491,1 миллиона километров, а в афелии удаляется от него на 4537 миллионов километров.

52.Какая планета Солнечной системы самая большая и какая самая малая?

Самой большой планетой Солнечной системы является Юпитер. Он имеет диаметр 142 984 километра (11,21 диаметра Земли) и массу 1898,8 секстиллиона тонн (317,83 массы Земли). Внутри Юпитера могли бы поместиться все остальные планеты Солнечной системы.

Титул самой маленькой планеты до августа 2006 года принадлежал Плутону.

Его диаметр составляет 2390 километров (в 5,3 раза меньше земного), а масса равна 15 квинтиллионам тонн (в 400 раз меньше массы нашей планеты). Ныне, как и до 1930 года, самая маленькая планета – Меркурий. Его диаметр равен 4878 километрам (в 2,7 раза меньше земного), а масса – 330 квинтиллионов тонн (в 18,1 раза меньше массы Земли).

53.Что представляет собой пояс Койпера?

В середине ХХ века два астронома – англичанин Кеннет Эджворс и американец Джеральд Койпер – независимо друг от друга сделали открытие.

Изучая эволюцию туманности, из которой образовалась Солнечная система, оба сочли довольно странным, что она внезапно заканчивается на расстоянии от Солнца, приблизительно равном радиусу орбиты Нептуна.

Ученые предположили, что существует совокупность средних и малых твердых тел, заполняющих транснептуновую (лежащую за орбитой Нептуна) область Солнечной системы. В последующие годы их гипотеза полностью подтвердилась. Поясом Койпера (или Эджворса – Койпера) называют область на расстоянии 30-50 астрономических единиц (4,5-7,5 миллиарда километров) от Солнца, в которой, как сегодня твердо установлено, содержится не менее 70 тысяч небесных тел размерами более 10 километров.

Самым крупным из известных в настоящее время объектов пояса Койпера является открытая в октябре 2003 года карликовая планета Эрида. Ее диаметр оценивают приблизительно в 2400 километров (на 6 процентов больше диаметра Плутона).

Предполагается, что в поясе Койпера имеется порядка 10 миллионов тел с размерами более 10 километров, а также около 10 миллиардов тел, размеры которых превышают 1 километр.

Время от времени какой-либо из этих объектов теряет гравитационное равновесие с планетами Солнечной системы, и в результате его орбита пересекает орбиту Нептуна. В этом случае возникает высокая вероятность выхода объекта за пределы Солнечной системы. Реже его орбита сближается с гигантскими планетами или планетами земного типа. Возможно, пояс Койпера представляет собой остаток протопланетной туманности, из которой сформировалась Солнечная система.

54.Что нам нужно знать о планете Земля с точки зрения астронома?

Земля; – третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиарда лет назад и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник – Луну.

Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 4,25 млрд лет назад, то есть вскоре после её возникновения.

С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия существования жизни на Земле.

Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка нескольких сантиметров в год. Изучением состава, строения и закономерностей развития Земли занимается наука геология

Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова.

На материках расположены реки, озёра, подземные воды и льды, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу.

Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Полюсы Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.

Внутренние области Земли достаточно активны и состоят из толстого, очень вязкого слоя, называемого мантией, которая покрывает жидкое внешнее ядро, являющееся источником магнитного поля Земли, и внутреннее твёрдое ядро, предположительно, состоящее из железа и никеля.

Физические характеристики Земли и её орбитального движения позволили жизни сохраниться на протяжении последних 3,5 млрд лет. По различным оценкам, Земля будет сохранять условия для существования живых организмов ещё в течение 0,5 – 2,3 млрд лет.

Земля взаимодействует (притягивается гравитационными силами) с другими объектами в космосе, включая Солнце и Луну. Земля обращается вокруг Солнца и делает вокруг него полный оборот примерно за 365,26 солнечных суток – сидерический год.

Ось вращения Земли наклонена на 23,44° относительно перпендикуляра к её орбитальной плоскости, это вызывает сезонные изменения на поверхности планеты с периодом в один тропический год – 365,24 солнечных суток.

Сутки сейчас составляют примерно 24 часа.

Луна начала своё обращение на орбите вокруг Земли примерно 4,53 миллиарда лет назад.

Гравитационное воздействие Луны на Землю является причиной возникновения океанских приливов. Также Луна стабилизирует наклон земной оси и постепенно замедляет вращение Земли

55. Каково строение Земли?

Земля относится к планетам земной группы, и в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в Солнечной системе, как по размеру, так и по массе.

Кроме того, Земля среди этих четырёх планет имеет наибольшие плотность, поверхностную гравитацию и магнитное поле. Это единственная известная планета с активной тектоникой плит.

Недра Земли делятся на слои по химическим и физическим (реологическим) свойствам, но в отличие от других планет земной группы, Земля имеет ярко выраженное внешнее и внутреннее ядро.

Наружный слой Земли представляет собой твёрдую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. От мантии она отделена границей с резким увеличением скоростей продольных сейсмических волн – поверхностью Мохоровичича[84].

Твёрдая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу[85]. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твёрдости и прочности в верхней мантии[86].

Значительные изменения кристаллической структуры мантии происходят на глубине 410-660 км ниже поверхности, охватывающей переходную зону (en:Transition zone (Earth)), которая отделяет верхнюю и нижнюю мантию.

Под мантией находится жидкий слой, состоящий из расплавленного железа с примесями никеля, серы и кремния – ядро Земли. Сейсмические измерения показывают, что оно состоит из 2 частей: твёрдого внутреннего ядра с радиусом ~1220 км и жидкого внешнего ядра, с радиусом ~ 2250 км

56. Каков химический состав планеты Земля?

Масса Земли приблизительно равна 5,9736·1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю,; 1,3-1,4·1050[99]. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе область ядра, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов[100]. Примечательно, что углерода, являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.

57. Каково внутреннее строение планеты Земля?

Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра.

Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя – твёрдая.

Внутренняя теплота планеты обеспечивается сочетанием остаточного тепла, оставшегося от аккреции вещества, которая происходила на начальном этапе формирования Земли (около 20 %) и радиоактивным распадом нестабильных изотопов: калия-40, урана-238, урана-235 и тория-232.

У трёх из перечисленных изотопов период полураспада составляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 6000 °С (10,830 °F) (больше, чем на поверхности Солнца), а давление может достигать 360 ГПа (3,6 млн атм)

58. Что собой представляет "Магнитное поле" Земли?

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюсы которого расположены рядом с географическими полюсами планеты. Поле формирует магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах – двух концентрических областях в форме тора вокруг Земли. Около магнитных полюсов эти частицы могут "высыпаться" в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний. На экваторе магнитное поле Земли имеет индукцию 3,05·10-5 Tл и магнитный момент 7,91·1015 Tл·м3.

Согласно теории "магнитного динамо", поле генерируется в центральной области Земли, где тепло создаёт протекание электрического тока в жидком металлическом ядре. Это в свою очередь приводит к возникновению у Земли магнитного поля. Конвекционные движения в ядре являются хаотичными; магнитные полюсы дрейфуют и периодически меняют свою полярность. Это вызывает инверсии магнитного поля Земли, которые возникают в среднем несколько раз за каждые несколько миллионов лет. Последняя инверсия произошла приблизительно 700 000 лет назад.

Магнитосфера – область пространства вокруг Земли, которая образуется, когда поток заряженных частиц солнечного ветра отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием магнитного поля. На стороне, обращённой к Солнцу, толщина её головной ударной волны составляет около 17 км и расположена она на расстоянии около 90 000 км от Земли. На ночной стороне планеты магнитосфера вытягивается, приобретая длинную цилиндрическую форму.

Когда заряженные частицы высокой энергии сталкиваются с магнитосферой Земли, то появляются радиационные пояса (пояса Ван Аллена). Полярные сияния возникают когда солнечная плазма достигает атмосферы Земли в районе магнитных полюсов.

59. Какова орбита планеты Земля и причины ее вращения?

Земле требуется в среднем 23 часа 56 минут и 4,091 секунд (звёздные сутки), чтобы совершить один оборот вокруг своей оси...

Скорость вращения планеты с запада на восток составляет примерно 15° в час (1° в 4 минуты, 15' в минуту). Это эквивалентно угловому диаметру Солнца или Луны, около 0,5°, каждые 2 минуты (видимые размеры Солнца и Луны примерно одинаковы)...

Вращение Земли нестабильно: скорость её вращения относительно небесной сферы меняется (в апреле и ноябре продолжительность суток отличается от эталонных на 0,001 с), ось вращения прецессирует (на 20,1" в год) и колеблется (удаление мгновенного полюса от среднего не превышает 15'). В большом масштабе времени – замедляется.

Продолжительность одного оборота Земли увеличивалась за последние 2000 лет в среднем на 0,0023 секунды в столетие (по наблюдениям за последние 250 лет это увеличение меньше – около 0,0014 секунды за 100 лет).

Из-за приливного ускорения каждые следующие сутки оказываются длиннее предыдущих в среднем на 29 наносекунд.

Период вращения Земли относительно неподвижных звезд, согласно Международной службе вращения Земли (IERS), равен 86164,098903691 секунд по UT1 или 23 ч 56 мин 4,098903691 с.

Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со средней скоростью 29,765 км/с.

Скорость колеблется от 30,27 км/с (в перигелии) до 29,27 км/с (в афелии).

Двигаясь по орбите, Земля совершает полный оборот за 365,2564 средних солнечных суток (один звёздный год).

С Земли перемещение Солнца относительно звёзд составляет около 1° в день в восточном направлении. Скорость движения Земли по орбите непостоянна: при прохождении афелия она минимальна и составляет около 60 угловых минут в сутки, а при прохождении перигелия максимальна – около 62 минут в сутки.

Солнце и вся Солнечная система обращается вокруг центра галактики Млечного Пути по почти круговой орбите со скоростью около 220 км/c.

В свою очередь, Солнечная система в составе Млечного Пути движется со скоростью примерно 20 км/с по направлению к точке (апексу), находящейся на границе созвездий Лиры и Геркулеса, ускоряясь по мере расширения Вселенной.

Луна обращается вместе с Землёй вокруг общего центра масс каждые 27,32 суток относительно звёзд.

Промежуток времени между двумя одинаковыми фазами луны (синодический месяц) составляет 29,53059 дня. Если смотреть с северного полюса мира, Луна движется вокруг Земли против часовой стрелки.

В эту же сторону происходит и обращение всех планет вокруг Солнца, и вращение Солнца, Земли и Луны вокруг своей оси.

Ось вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости её орбиты на 23,4° (видимое возвышение Солнца зависит от времени года); орбита Луны наклонена на 5° относительно орбиты Земли (без этого отклонения в каждом месяце происходило бы одно солнечное и одно лунное затмение)

60. Что приводит на планете Земля к смене времен года?

Изменения погодных условий, обусловленные наклоном земной оси, приводят к смене времён года.

Четыре сезона определяются двумя солнцестояниями – моментами, когда земная ось максимально наклонена по направлению к Солнцу либо от Солнца, – и двумя равноденствиями. Зимнее солнцестояние происходит около 21 декабря, летнее – примерно 21 июня, весеннее равноденствие – приблизительно 20 марта, а осеннее – 23 сентября. Когда Северный полюс наклонён к Солнцу, Южный полюс, соответственно, наклонён от него. Таким образом, когда в Северном полушарии лето, в Южном полушарии зима, и наоборот (хотя месяцы называются одинаково, то есть, например, февраль – зимний месяц в Северном полушарии, но летний – в Южном полушарии).

Угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени. Однако он претерпевает незначительные смещения (известные как нутация) с периодичностью 18,6 лет.

Также существуют долгопериодические колебания (около 41 000 лет). Ориентация оси Земли со временем тоже изменяется, длительность периода прецессии составляет 25 000 лет.

Прецессия является причиной различия звёздного года и тропического года. Оба эти движения вызваны меняющимся притяжением, действующим со стороны Солнца и Луны на экваториальную выпуклость Земли.

Полюсы Земли перемещаются относительно её поверхности на несколько метров. Такое движение полюсов имеет разнообразные циклические составляющие, которые вместе называются квазипериодическим движением. В дополнение к годичным компонентам этого движения существует 14-месячный цикл, именуемый чандлеровским движением полюсов Земли. Скорость вращения Земли также не постоянна, что отражается в изменении продолжительности суток.

В настоящее время (2017-2018 года) Земля проходит перигелий около 3 января, а афелий – примерно 4 июля.

Количество солнечной энергии, достигающей Земли в перигелии, на 6,9 % больше, чем в афелии, поскольку расстояние от Земли до Солнца в афелии больше на 3,4 %. Это объясняется законом обратных квадратов.

Так как Южное полушарие наклонено в сторону Солнца примерно в то же время, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, то в течение года оно получает немного больше солнечной энергии, чем Северное полушарие. Однако этот эффект значительно менее важен, чем изменение полной энергии, обусловленное наклоном земной оси, и, кроме того, большая часть избыточной энергии поглощается большим количеством воды Южного полушария.

Для Земли радиус сферы Хилла (сфера влияния земной гравитации) равен примерно 1,5 млн км.

Это максимальное расстояние, на котором влияние гравитации Земли больше, чем влияние гравитации других планет и Солнца.

61. За какое время солнечный луч достигает Земли?

Среднее время, за которое солнечный луч достигает Земли, составляет 498,66 секунды. Когда Земля находится в самой удаленной от Солнца точке своей орбиты (афелии), это время возрастает до 506,94 секунды. В ближайшей к Солнцу точке земной орбиты (перигелии) это время сокращается до 490,39 секунды.

62. Что такое Астрономические времена года и как велика их положительность?

За начало астрономических времен года принимают моменты прохождения центра Солнца через точки равноденствий и солнцестояний. Для современных астрономов весна начинается вовсе не 1 марта.

Астрономическая весна – это период от весеннего равноденствия (21 марта) до летнего солнцестояния (21 июня). Его продолжительность составляет приблизительно 92 суток 20 часов и 12 минут.

Астрономическое лето – это период от летнего солнцестояния (21 июня) до осеннего равноденствия (23 сентября). Его продолжительность составляет приблизительно 93 суток 14 часов и 24 минуты.

Астрономическая осень длится от осеннего равноденствия (23 сентября) до зимнего солнцестояния (22 декабря) в течение 89 суток 18 часов и 42 минут.

Астрономическая зима продолжается в течение приблизительно 89 суток и 30 минут – от зимнего солнцестояния (22 декабря) до весеннего равноденствия (21 марта).

63. Какую форму имеет планета Земля?

Земля имеет не идеально сферическую форму, а несколько сплюснута у полюсов. В первом приближении принято считать, что истинная форма нашей планеты близка к сфероиду – пространственной фигуре, получающейся при вращении эллипса вокруг его малой оси.

Экваториальный радиус этого сфероида равен 6378,160 километра, а полярный – 6356,774 километра; разность их составляет 21,383 километра. Если построить модель Земли с экваториальным диаметром в 1 метр, то полярный диаметр будет равен 997 миллиметрам. Более точные исследования показали, что земной экватор тоже не круг, а эллипс.

Его большая ось на 213 метров длиннее малой оси и направлена к долготе 7 градусов западнее Гринвича. Точнейшие геодезические измерения, наблюдения с помощью искусственных спутников Земли и данные гравиметрии привели к более точному представлению о форме Земли – геоиду (по-гречески – земноподобный).

Геоид не является правильной геометрической фигурой – это некая поверхность, в каждой точке перпендикулярная к линии отвеса (так называемая уровенная поверхность). Она приблизительно совпадает с невозмущенной приливами поверхностью океанов, мысленно продолжаемой на части поверхности Земли, занятые материками (например, по воображаемым каналам, прорытым сквозь все материки от одного океана до другого).

От поверхности геоида отсчитывают высоты различных точек на Земле, когда указывают высоту над уровнем моря и глубину моря. Изучение движения искусственных спутников Земли позволило определить, что южный полюс геоида на 30 метров ближе к центру, чем северный.

64. Кто и как впервые наглядно доказал вращение Земли вокруг ее оси?

Впервые вращение Земли вокруг ее оси наглядно продемонстрировал в 1851 году французский физик Леон Фуко (1819-1868) с помощью своего изобретения, получившего название "маятник Фуко". Этот прибор представляет собой массивный груз, подвешенный на проволоке или нити, верхний конец которой укреплен (например, с помощью карданного шарнира) так, что позволяет маятнику качаться в любой вертикальной плоскости.

Если маятник Фуко отклонить от вертикали и отпустить без начальной скорости, то, поскольку действующие на груз маятника силы тяжести и натяжения нити лежат все время в плоскости качаний маятника и не могут вызвать ее вращения, эта плоскость сохраняет неизменное положение по отношению к звездам. Наблюдатель же, находящийся на Земле и вращающийся вместе с нею, видит, что плоскость качаний маятника Фуко медленно поворачивается относительно земной поверхности в сторону, противоположную направлению вращения Земли.

Этим и подтверждается факт суточного вращения Земли. Фуко начал свои опыты в подвале, а затем перенес их в зал Парижской астрономической обсерватории и, наконец, в заполненный зрителями Парижский пантеон.

Шар маятника весил 28 килограммов и подвешивался на нити длиной 67 метров. Колеблющийся маятник прочерчивал своим острием штрихи на кольце, расположенном на полу под точкой подвеса маятника. Острие маятника не проходило повторно по одним и тем же штрихам, а все время наносило новые, регулярно поворачиваясь по часовой стрелке, будто само кольцо, вращаясь под маятником, подставляло под его острие различные участки.

65. Каково будущее планеты Земля?

Вид на Солнце с расплавленной поверхности Земли через 6 млрд лет

Будущее планеты тесно связано с будущим Солнца. В результате накопления в ядре Солнца "отработанного" гелия светимость звезды начнёт медленно возрастать. Она увеличится на 10 % в течение следующих 1,1 млрд лет, и в результате этого обитаемая зона Солнечной системы сместится за пределы современной земной орбиты.

Согласно некоторым климатическим моделям, увеличение количества солнечного излучения, падающего на поверхность Земли, приведёт к катастрофическим последствиям, включая возможность полного испарения всех океанов.

Повышение температуры поверхности Земли ускорит неорганическую циркуляцию CO2, уменьшив его концентрацию до смертельного для растений уровня (10 ppm для C4-фотосинтеза) за 500-900 млн лет.

Исчезновение растительности приведёт к снижению содержания кислорода в атмосфере и жизнь на Земле станет невозможной за несколько миллионов лет.

Ещё через миллиард лет вода с поверхности планеты исчезнет полностью, а средние температуры поверхности достигнут 70 °С.

Большая часть суши станет непригодна для существования жизни, и она в первую очередь должна остаться в океане. Но даже если бы Солнце было вечно и неизменно, то продолжающееся внутреннее охлаждение Земли могло бы привести к потере большей части атмосферы и океанов (из-за снижения вулканической активности) К тому времени единственными живыми существами на Земле останутся экстремофилы, организмы, способные выдерживать высокую температуру и недостаток воды.

Спустя 3,5 миллиарда лет от настоящего времени светимость Солнца увеличится на 40 % по сравнению с современным уровнем. Условия на поверхности Земли к тому времени будут схожи с поверхностными условиями современной Венеры: океаны полностью испарятся и улетучатся в космос, поверхность станет бесплодной раскалённой пустыней. Эта катастрофа сделает невозможным существование каких-либо форм жизни на Земле.

Через 7,05 млрд лет в солнечном ядре закончатся запасы водорода. Это приведёт к тому, что Солнце сойдёт с главной последовательности и перейдёт в стадию красного гиганта[216]. Модель показывает, что оно увеличится в радиусе до величины, равной примерно 120 % нынешнего радиуса орбиты Земли (1,2 а. е.), а его светимость возрастет в 2350-2730 раз.

Однако к тому времени орбита Земли может увеличиться до 1,4 а. е., поскольку ослабнет притяжение Солнца из-за того, что оно потеряет 28-33 % своей массы вследствие усиления солнечного ветра.

Однако исследования 2008 года показывают, что Земля, возможно, всё-таки будет поглощена Солнцем вследствие приливных взаимодействий с его внешней оболочкой.

К тому времени поверхность Земли будет расплавленной, поскольку температура на ней достигнет 1370 °С.

Атмосфера Земли, вероятно, будет унесена в космическое пространство сильнейшим солнечным ветром, испускаемым красным гигантом. С поверхности Земли Солнце будет выглядеть как огромный красный круг с угловыми размерами;160°, занимая тем самым большую часть неба.

Через 10 млн лет с того времени, как Солнце войдёт в фазу красного гиганта, температуры в солнечном ядре достигнут 100 млн K, произойдёт гелиевая вспышка[215], и начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия, Солнце уменьшится в радиусе до 9,5 современных.

Стадия "выжигания гелия" (Helium Burning Phase) продлится 100-110 миллионов лет, после чего повторится бурное расширение внешних оболочек звезды, и она снова станет красным гигантом. Выйдя на асимптотическую ветвь гигантов, Солнце увеличится в диаметре в 213 раз по сравнению с современным размером. Спустя 20 миллионов лет начнётся период нестабильных пульсаций поверхности звезды. Эта фаза существования Солнца будет сопровождаться мощными вспышками, временами его светимость будет превышать современный уровень в 5000 раз. Это будет происходить от того, что в термоядерную реакцию будут вступать ранее не затронутые остатки гелия.

Ещё через примерно 75 000 лет Солнце сбросит оболочки, и в конечном итоге от красного гиганта останется лишь его маленькое центральное ядро – белый карлик, небольшой, горячий, но очень плотный объект, с массой около 54,1 % от первоначальной солнечной.

Если Земля сможет избежать поглощения внешними оболочками Солнца во время фазы красного гиганта, то она будет существовать ещё многие миллиарды (и даже триллионы) лет, до тех пор пока будет существовать Вселенная, однако условий для повторного возникновения жизни (по крайней мере, в её нынешнем виде) на Земле не будет.

Со вхождением Солнца в фазу белого карлика, поверхность Земли постепенно остынет и погрузится во мрак.

Если представить размеры Солнца с поверхности Земли будущего, то оно будет выглядеть не как диск, а как сияющая точка с угловыми размерами около 0°0'9

61. Что необходимо знать о спутнике планеты Земля – Луне?

Луна – относительно большой планетоподобный спутник с диаметром, равным четверти земного. Это самый большой, по отношению к размерам своей планеты, спутник Солнечной системы. По названию земной Луны, естественные спутники других планет также называются "лунами".

Гравитационное притяжение между Землёй и Луной является причиной земных приливов и отливов. Аналогичный эффект на Луне проявляется в том, что она постоянно обращена к Земле одной и той же стороной (период оборота Луны вокруг своей оси равен периоду её оборота вокруг Земли; см. также приливное ускорение Луны). Это называется приливной синхронизацией.

Во время обращения Луны вокруг Земли Солнце освещает различные участки поверхности спутника, что проявляется в явлении лунных фаз: тёмная часть поверхности отделяется от светлой терминатором.

Из-за приливной синхронизации Луна удаляется от Земли примерно на 38 мм в год. Через миллионы лет это крошечное изменение, а также увеличение земного дня на 23 мкс в год, приведут к значительным изменениям. Так, например, в девоне (примерно 410 млн лет назад) в году было 400 дней, а сутки длились 21,8 часа.

Луна может существенно повлиять на развитие жизни путём изменения климата на планете. Палеонтологические находки и компьютерные модели показывают, что наклон земной оси стабилизируется приливной синхронизацией Земли с Луной.

Если бы ось вращения Земли приблизилась к плоскости эклиптики, то в результате климат на планете стал бы чрезвычайно суровым.

Один из полюсов был бы направлен прямо на Солнце, а другой – в противоположную сторону, и по мере обращения Земли вокруг Солнца они менялись бы местами.

Полюсы были бы направлены прямо на Солнце летом и зимой. Планетологи, изучавшие такую ситуацию, утверждают, что, в таком случае на Земле вымерли бы все крупные животные и высшие растения.

Видимый с Земли угловой размер Луны очень близок к видимому размеру Солнца. Угловые размеры (и телесный угол) этих двух небесных тел схожи, потому что хоть диаметр Солнца и больше лунного в 400 раз, оно находится в 400 раз дальше от Земли. Благодаря этому обстоятельству и наличию значительного эксцентриситета орбиты Луны, на Земле могут наблюдаться как полные, так и кольцеобразные затмения.

Наиболее распространённая гипотеза происхождения Луны, гипотеза гигантского столкновения, утверждает, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Теи (размером примерно с Марс) с прото-Землёй.

Это, среди прочего, объясняет причины сходства и различия состава лунного грунта и земного.

62. В чем причина морских приливов и отливов на планете Земля?

Периодическое повышение и понижение уровня моря, известное как приливы и отливы, происходит из-за гравитационной силы, которой Луна воздействует на Землю. Сила тяготения Солнца тоже оказывает влияние на приливы и отливы, но в значительно меньшей степени. Чтобы ощутить гравитационное влияние Луны на Землю, нужно измерить разницу лунного притяжения в разных точках Земли.

Она невелика: ближайшая к Луне точка земного шара притягивается к ней на 6 процентов сильнее, чем наиболее удаленная. Эта разница сил растягивает нашу планету вдоль направления Земля – Луна.

А поскольку Земля вращается относительно этого направления с периодом около 25 часов (точнее, 24 часа и 50 минут), по нашей планете с таким же периодом пробегает двойная приливная волна – два "горба" в направлении растягивания и две "долины" между ними. Высота этих "горбов" невелика: в открытом океане она не превосходит двух метров, а максимальная амплитуда приливов в земной коре (на экваторе) составляет всего 43 сантиметра.

Поэтому мы не замечаем приливов ни в океане, ни на суше. И только на узкой береговой полосе можно заметить приливы и отливы. Благодаря своей подвижности океанская вода, набегая приливной волной на берег, может по инерции подняться на высоту до 17 метров. Подобным же образом действует на Землю и Солнце – более массивное, но и более далекое, чем Луна. Высота солнечных приливов вдвое меньше, чем лунных. В новолуние и полнолуние, когда Земля, Луна и Солнце лежат на одной прямой, лунные и солнечные приливы складываются.

А в первую и последнюю четверти Луны эти приливы ослабляют друг друга, поскольку "горб" одного приходится на "впадину" другого. Максимальные лунно-солнечные приливы больше минимальных в 3 раза. Те и другие повторяются каждые 14 дней. Лунно-солнечные приливы имеют место также в земной атмосфере, создавая колебания атмосферного давления на поверхности Земли в несколько миллиметров ртутного столба.

Лунно-солнечные приливы – явление весьма заметное и важное в жизни Земли.

Например, под их влиянием Земля постепенно замедляет свое вращение и продолжительность суток увеличивается (около 0,0016 секунды за 100 лет). Еще сильнее действует земная приливная сила на Луну: она уже давно замедлила свое суточное вращение настолько, что постоянно обращена к нам одной стороной.

63. Что случилось бы на Земле, если бы у нашей планеты не оказалось Луны?

Гравитационное влияние Луны оказывает огромное влияние на многие процессы, происходящие на Земле.

Французский астроном Ж. Ласкар попытался на основе математического моделирования оценить, что случилось бы на Земле, если бы у нашей планеты не оказалось Луны. Главный вывод, который сделал ученый, – притяжение Луны стабилизирует климат нашей планеты. Одним только соседством с Землей Луна ограничивает колебания оси земного шара относительно плоскости эклиптики.

Наклон оси, как известно, определяет смену времен года, то есть количество солнечной энергии, поступающей на те или иные широты в Северном и Южном полушариях.

Расчеты Ж. Ласкара показали, что, не будь Луны, ось земного шара могла бы менять свой наклон по отношению к плоскости эклиптики в очень значительных пределах – от 0 до 85 градусов (в настоящее время ось наклонена на 23,5 градуса).

При угле наклона 85 градусов картина была бы такая: Солнце подолгу стояло бы почти в зените над одним из земных полюсов, а противоположное полушарие столь же долго оставалось бы погруженным во тьму.

Разность температур в полушариях вызвала бы чудовищные по силе ураганы и дожди, не уступающие по силе библейскому потопу.

64. Является ли Луна единственным естественным спутником Земли?

В 1961 году были обнаружены два слабосветящихся пылевых облака, являющихся своеобразными спутниками Земли. Они расположены в так называемых точках либрации системы Земля – Луна, то есть в противоположных вершинах двух равносторонних треугольников, у каждого из которых две остальные вершины совпадают с центрами Земли и Луны (треугольники имеют общую сторону – отрезок прямой между центрами Земли и Луны).

Размеры облаков сравнимы с размерами Земли, но масса их составляет всего около 10 тысяч тонн. Плотность облаков составляет приблизительно одну пылинку массой в две сотых миллиграмма на один кубический километр!

Обращаясь вокруг Земли, облака также вращаются с периодом около месяца вокруг своих центров, которые колеблются относительно точек либрации, удаляясь от них на расстояние до 10 угловых градусов (при наблюдении с Земли).

Существование указанных пылевых облаков объясняют тем, что области вблизи либрационных точек системы Земля – Луна представляют собой нечто вроде гравитационных ловушек.

Отдельные пылинки проводят в них продолжительное время и затем улетают, а в ловушки попадают новые частицы межпланетной пыли.

(конец ч.3)










© 2007 - 2012, Народная правда
© 2007, УРА-Интернет – дизайн и программирование

Перепечатка материалов разрешена только со ссылкой на "Народную правду" и указанием автора. Использование фотоматериалов раздела "Фото" — только по согласованию с автором.
"Народная правда" не несет ответственности за содержание материалов, опубликованых авторами.

Техническая поддержка: techsupport@pravda.com.ua